正交线偏振激光器原理与应用(Ⅰ)--正交线偏振激光的产生机理和器件研究

激光诞生后,出现了两种正交偏振激光器:Zeeman双频激光和四频环形激光陀螺. 而由两个反射镜构成谐振腔的激光器、即驻波激光器,其内放入双折射元件时的物理效应和应用却成为空白. 综述了过去十几年国内外,特别是研究了正交偏振驻波激光原理和器件方面取得的进展. 首先,导出激光频率分裂的公式,并利用了几乎全部的量子光学现象(各种双折射元件及其物理效应)实现了驻波激光器正交线偏振激光振荡. 这些量子光学现象有:晶体石英双折射效应、方解石双折射效应、应力(光弹)双折射效应、光电双折射效应等. 其次,实验中观察发现了若干激光物理现象,如晶体石英旋光性造成的频率分裂畸变,强模竞争发生时的两频率间隔,频率分裂的越级等. 再次,由于原理的限制,传统的Zeeman双频激光器输出的频差不可能大于3?MHz. 为了解决这一问题,实验室制成了几种原理的正交偏振双频激光器件:可输出40?MHz到几百MHz频差的双折射双频激光器;可输出从1?MHz到几百MHz频差的双折射-Zeeman双频激光器和双双折射双频激光器;输出巨大频差(几个GHz)的LD泵浦YAG双折射双频激光器;纵模间隔约为c/4L(普通激光器为c/2L)的激光器等.     

正交线偏振激光器原理与应用（I）——正交线偏振激光的产生机理和器件研究

激光诞生后，出现了两种正交偏振激光器：Zeeman双频激光和四频环形激光陀螺．而由两个反射镜构成谐振腔的激光器、即驻波激光器，其内放入双折射元件时的物理效应和应用却成为空白．综述了过去十几年国内外，特别是研究了正交偏振驻波激光原理和器件方面取得的进展．首先，导出激光频率分裂的公式，并利用了几乎全部的量子光学现象(各种双折射元件及其物理效应)实现了驻波激光器正交线偏振激光振荡．这些量子光学现象有：晶体石英双折射效应、方解石双折射效应、应力(光弹)双折射效应、光电双折射效应等．其次，实验中观察发现了若干激光物理现象，如晶体石英旋光性造成的频率分裂畸变，强模竞争发生时的两频率问隔，频率分裂的越级等．再次，由于原理的限制，传统的Zeeman双频激光器输出的频差不可能大于3MHz．为了解决这一问题，实验室制成了几种原理的正交偏振双频激光器件：可输出40MHz到几百MHz频差的双折射双频激光器；可输出从1MHz到几百MHz频差的双折射-Zeeman双频激光器和双双折射双频激光器；输出巨大频差(几个GHz)的LD泵浦YAG双折射双频激光器；纵模问隔约为c／4L(普通激光器为c／2L)的激光器等．     

正交线偏振激光器原理与应用(Ⅱ)--物理现象研究

系统介绍了作者实验室发现的正交线偏振激光的物理现象及对若干问题的理论分析.包括:强烈与中度模竞争之间的转换,即竞争中两个频率之一由振荡到熄灭或从熄灭到振荡的过程;强烈模竞争的频差范围的确定(0～40 MHz左右);双折射双频激光器腔调谐中出现的4种偏振态组合(o光振荡、e光不振荡,o光、e光同时振荡,o光不振荡、e光振荡,o光、e光都不振荡,循环重复);双折射双频激光器频差调谐现象;双折射Zeeman双频激光器的功率调谐、频差调谐特性;正交线偏振激光回馈自混合干涉中两个频率的相互抑制,强度的转移;双折射外腔回馈引入的条纹倍频现象;石英晶体旋光性造成的激光两端偏振方向的差异及随晶片旋转的改变,频率分裂畸变等.     

Nd:YAG微片激光力传感器横截面上的频差分布

针对谐振腔内含有圆盘形应力双折射元件的平平腔Nd:YAG微片激光力传感器,依据较成熟的光弹性理论,研究了对径加力情况下整个腔内应力双折射圆盘横截面上各点对应的激光频差分布特性,并给出了相应的激光频差计算公式.激光频差的实验测量结果与数值模拟结果基本一致.本研究为大幅提高其传感灵敏度提供可能,也为计算激光照射位置偏离圆盘圆心(或其他目标)时的传感灵敏度及误差提供依据,为发展基于腔内应力双折射效应及不同激光照射位置的新型小加力、大频差可调谐双频激光器开辟了新途径.     

腔外调谐双频(塞曼)激光器荣获国家发明奖

基础课物理教研组研制成功的“腔外调谐双频(塞曼)激光器”,于1981年7月经国家科委发明评选委员会讨论通过,获得国家发明奖四等奖。 双频激光器是精密量测仪器──双频激光干涉仪的核心部件。它是利用塞曼效应产生频率不同的左、右旋圆偏振光,供双频激光干涉仪作为相干光源使用。与单频激光干涉仪比较,使用双频激光的干涉仪具有多功能、抗干扰、不需予热、电子运算装置简化等优点。双频(塞曼)激光器包括激光器本身、横向铌酸锂电光调制器、双频稳频器及双频激光接收装置四部分。 物理教研组研制成功的腔外调谐(塞曼)激光器在结构上有自己的…     

用于亚纳米测量的横向塞曼激光器的研究

分析了亚纳米测量外差干涉仪光源的选择和建立。由于Ｈｅ－Ｎｅ激光器在一定的横向磁场下产生横向塞曼效应,直接输出一对正交线偏振光,且其拍频频率较低,成为适于亚纳米测量的激光源。描述了一种基于８０９８单片机的稳频系统,利用模型预测控制算法对此激光器实现了长达１０ｈ的稳频控制。实验表明此横向塞曼激光器的稳频精度达３．３８×１０－１０,所引入的最大非线性偏差为０．２６ｎｍ,表明它可用作亚纳米测量精度外差干涉仪的光源。     

宽频带空间光外差信号采集系统

双频激光器是诸多精密测量应用的核心传感部件。为解决双频Nd:YAG激光器拍频信号频差大、功率小、难以采集的技术难点,该文设计并实现了一套宽频带空间光外差信号采集系统。采用大口径光纤准直器有效地解决了对空间光束的耦合接收问题,送入高速光电接收器进行光电转换,经集成微波放大器模块对频差信号进行放大,最后由VB语言实现频率计与计算机的通讯,完成拍频信号的实时采集和存储。实验结果表明:该系统对空间光信号耦合效率高达90%,放大器增益47dB,实现了对1.5GHz以内拍频信号的有效采集。此系统效率高、可移植性好,为双频激光器大频差信号提供了可靠的采集方法。     

LD泵浦超大频差双频Nd:YAG激光器设计

在分析双折射滤光片选频原理的基础上,设计了一种新型双频绿光激光器并验证了其可行性。在LD泵浦Nd:YAG绿光激光器的驻波腔中插入一块偏振分光棱镜(PBS),使其与倍频晶体KTP共同构成双折射滤光器以实现单纵模运转;同时使p分量和s分量的1 064 nm基频光分别在直线腔和直角腔中以单纵模振荡,经KTP倍频后输出两路正交偏振的532 nm绿光,再由另一块PBS合光即可实现双频绿光输出,其频差范围约为0~180 GHz。     

锁相36倍频

本文叙述如何用锁相环路对多普勒频差ｆＤ进行６倍频及３６倍频，以提高双频激光干涉仪的测量精确度和分辨力。     

双频激光外差式干涉经纬仪初步设想

近年来 ,随着激光与光电子技术的出现 ,使光电技术在科学研究与工程技术中得到了广泛的应用 ,在测量工作这一技术领域引起了重大变革 ,使测量工作向自动化、全数字化方向迈进了一步。双频激光外差式干涉经纬仪是一种光、电、机相结合的一起 ,其基本原理和一般的经纬仪不相同 ,但其附件部分的结构仍和一般的经纬仪相同。1　干涉测角原理概述由Ｈｅ———Ｎｅ激光器产生的激光载波 ,经过稳频系统的稳频 (进入调制期 ) ,然后射向改型后的迈克逊干涉体系。干涉仪的参考镜固定 (固定镜 ) ,活动镜同转动的圆盘联连在一起 ,通过圆盘的转动带动活动…     

高分辨率双频激光回馈的位移测量方法

在分析双频激光回馈测量原理的基础上,提出了一种基于双频激光回馈原理的高精度位移测量方法,研究了双频激光回馈的基本现象并给出了理论依据,进一步在回馈光学系统基础上,对两路正交的光回馈条纹,利用电路进行细分处理:即5细分和4倍频电路相结合,细分产生的计数脉冲最后送入单片机进行计算及显示.采用可编程逻辑器件FPGA和单片机设计信号处理电路,利用FPGA实现4倍频细分,利用电阻链细分实现5细分.全部电路通过逻辑、时序仿真,验证了本方法的可行性.目前此系统可满足高精度位移测量的要求.     

双频率、双调谐电路原理及其应用

简要解释双频率、双调谐电路的工作原理，重点分析它的中和和隔离作用，除了作为金属探测电路以外，希望它能有更广泛地应用。     

接收机带内双频阻塞干扰机理建模与验证

经分析一类用频装备带内阻塞干扰机理是有用信号湮没于干扰信号,经过接收机由于自适应增益调节,有用信号无法得到相应的放大,因而无法被检出.为预测用频装备在战场的生存能力,由一般接收机的工作原理出发,以有用信号增益为标准,推导出其双频干扰状态下的预测模型.并以某型通信电台为受试对象,以误码率作为电台干扰的评判标准,给出了单频敏感度测试方法以及双频干扰敏感度测试方法,并利用试验数据验证了干扰预测模型的正确性.      

双频激电法在阿勒泰山区快速找矿评价中的应用

以哈腊苏铜矿和萨鸟斯坎德多金属矿为例，研究在阿勒泰山区运用双频激电法进行快速找矿评价的效果。研究结果表明：在交通不便、自然条件差的山区，双频激电法与时间城激电法相比具有轻便、快速等优点，找矿效果好，能够满足快速找矿评价的需要。     

双频超声强化提取的机理

采用由40kHz槽式超声与25kHz探头式超声组成的双频超声装置进行实验．提出了双频超声的物理模型方程,利用碘量法研究了不同频率下超声的空化效应,并将双频超声应用于黄柏中小檗碱的提取过程．通过对物理模型的模拟计算得出：双频超声（25kHz＋40kHz）的空化概率高于单频超声;双频超声辐照碘化钾溶液,碘的释放量高于单频超声时的释放量;双频超声提取黄柏中的小檗碱,提取率为64．1％,高于单频超声的提取率．     

新型小型化双频缝隙微带天线的设计

提出一种新型的应用于无线局域网的小型化双频缝隙微带天线.该天线结构紧凑,馈电方式简单,满足无线局域网中小型化双频天线的技术要求.通过灵活调节F形槽的尺寸,可以使该天线的谐振频率工作在2.4/5.8 GHz无线局域网的应用频段.辐射方向图表明,该天线全向性能较好,增益在3.8~4.5 dBi范围内.
     

便携式高频地波雷达双频接收天线的设计与实现

现有高频地波雷达大多采用单一工作频率,较易受外部干扰影响,且回波包含信息有限。设计与实现了一种便携式高频地波雷达双频接收天线,通过对原有单频接收天线电路进行修改,增加频率控制端和开关电路,实现了三元交叉环/单极子接收天线同时双频工作的功能。室内测试及现场实验结果均验证了该双频接收天线的有效性。     

稀疏假设下双频功率放大器的建模与预失真

提出一种简单而灵活的功放建模与预失真改进方法.该方法基于Volterra级数核系数的稀疏性假设,结合最大似然估计和最佳模型确定的信息准则,并且在选择活跃系数时结合了贪婪算法.将该技术应用于输入信号中心频率为2.61 GHz的宽带码分多址(wideband code division multiple access,WCDMA)信号和中心频率在2.69 GHz处的长期演进(long term evolution,LTE)信号的双频功率放大器预失真中,将输入信号放到欠采样双频预失真结构中,分别得到2个频带的预失真仿真测试结果.与Volterra级数和记忆多项式模型进行对比,结果表明,双频欠采样方法在预失真时减少了Volterra级数的参数,与传统Volterra预失真器相比,所提出的欠采样双频预失真器满足参考标准的频谱掩模和误差矢量幅度限制,在达到线性化补偿相同效果下,所提模型参数量减少了40％以上,减少了模型的复杂度.     

双频激电法在云南勐板铅锌矿区中的应用

勐板铅锌矿区位于云南西部的保山地块中,该区复杂的地质构造活动为铅、锌等金属矿床的形成奠定了良好的成矿地质基础,但也极大地增加了矿产资源勘查的难度。为进一步探索勐板矿区的矿产资源储备前景,基于岩(矿)石标本物性分析和现场的试验结果,发现该区含矿的岩体可产生明显的激电异常。故在研究区范围内部署多条激电中梯剖面,圈定出9个异常区,综合化探、地质资料成果,确定了5个重点找矿靶区。基于上述工作,在重点异常区布设两条激电对称四极测深剖面,对重点异常体的深部纵向分布和延伸进行探索。以研究矿区横纵向激电响应特征为主,地质、化探成果为辅的综合找矿方法技术组合,可为云南勐板地区及其邻区或类似地区的矿产勘查工作提供一定的借鉴。